数字图像处理与分析 第4版

普通高等教育“十一五”国家级规划教材，面向数字图像处理技术及应用，结合作者及其所在实验室多年来从事数字图像处理的教学心得、科研成果，从基本概念和理论出发，系统地讲解了图像处理的基本技术和典型方法，包括图像变换、图像增强、图像复原、图像分割、图像描述与分析、数字图像的压缩编码等，并介绍了许多国际上最新的研究成果，如基于深度学习提取图像特征的网络架构。同时，本书注重理论联系实际，列举了大量工程应用实例。此外，为了方便教师安排实验和实践环节，使学生能够通过编程练习更好地学习和掌握数字图像处理的基本理论、方法、实用技术，本书还配套了详细的实验方案。 本书可作为通信工程、电子信息工程、计算机应用、信号与信息处理、生物医学工程、自动控制、遥感、农业、气象等学科的大学本科和研究生专业基础课教材，也可供上述学科及遥感和军事侦察等领域的科技工作者参考。 本书配有免费的电子课件和作者编制的基于MATLAB、Python和VC++实现的数字图像处理软件，分别对应于本书的各章节。作者编制的图像处理软件既可作为教学演示和实验工具，也可应用于实际的图像处理工作。欢迎选用本书的教师登录www.cmpedu.com注册下载。

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前言 第1章绪论1 1.1数字图像1 1.1.1数字图像的基本概念1 1.1.2数字图像的基本特点2 1.2数字图像处理3 1.2.1数字图像处理的基本特点3 1.2.2数字图像处理的主要研究内容3 1.3相关学科和领域5 1.3.1数字信号处理学5 1.3.2计算机图形学5 1.3.3计算机视觉6 1.4数字图像处理的主要应用与发展趋势6 1.4.1数字图像处理的主要应用6 1.4.2数字图像处理的发展趋势8 习题9 第2章图像处理基础知识10 2.1图像数字化10 2.1.1图像传感器与数字成像10 2.1.2数字化原理11 2.2图像数据结构13 2.2.1图像模式13 2.2.2彩色空间14 2.2.3图像存储的数据结构16 2.3图像文件格式16 2.3.1BMP文件格式17 2.3.2GIF文件格式20 2.3.3TIFF文件格式21 2.3.4JPEG文件格式21 2.3.5DICOM文件格式21 2.4图像质量评价22 2.4.1图像质量的客观评价22 2.4.2图像质量的主观评价22 习题23 第3章图像变换24 3.1傅里叶变换及其应用24 3.1.1基本概念24 3.1.2采样和采样函数的傅里叶变换27 3.1.3离散傅里叶变换31 3.1.4二维离散傅里叶变换的性质35 3.1.5快速傅里叶变换37 3.1.6傅里叶变换在图像处理中的 应用38 3.2离散余弦变换及其应用40 3.2.1离散余弦变换原理40 3.2.2离散余弦变换在图像处理中的 应用41 3.3小波变换及其应用42 3.3.1尺度函数42 3.3.2小波函数43 3.3.3一维小波变换43 3.3.4快速小波变换算法44 3.3.5二维小波变换45 3.3.6小波变换在图像处理中的 应用47 习题49 第4章图像增强50 4.1引言50 4.2直接灰度变换51 4.2.1灰度线性变换52 4.2.2灰度非线性变换56 4.3直方图修正法57 4.3.1灰度直方图的定义57 4.3.2直方图的用途59 4.3.3直方图均衡化59 4.3.4直方图规定化65 4.4图像平滑67 4.4.1邻域平均法67 4.4.2中值滤波68 4.4.3多图像平均法71 4.4.4频域低通滤波法72 4.5图像锐化75 4.5.1微分法75 4.5.2高通滤波法77 4.6同态增晰79 4.7彩色增强80 4.7.1伪彩色增强80 4.7.2真彩色增强82 习题83 数字图像处理与分析第4版 目录 第5章图像复原85 5.1图像复原的基本概念85 5.2图像退化模型86 5.2.1连续的退化模型88 5.2.2离散的退化模型89 5.3图像复原的方法92 5.3.1反向滤波法92 5.3.2约束还原法94 5.4运动模糊图像的复原97 5.4.1模糊模型97 5.4.2水平匀速直线运动引起模糊的 复原97 5.5图像的几何校正100 5.5.1几何畸变的形成和描述100 5.5.2图像的几何校正102 习题107 第6章图像分割108 6.1边缘检测108 6.1.1梯度算子109 6.1.2二阶微分算子112 6.1.3Canny算子115 6.2Hough变换119 6.2.1基于Hough变换的直线检测119 6.2.2基于Hough变换的圆检测123 6.2.3广义Hough变换124 6.3阈值分割125 6.3.1阈值分割的原理125 6.3.2基本的全局阈值处理126 6.3.3基于大津法的最优全局阈值 处理127 6.3.4基于局部图像性质的动态 门限法130 6.4区域分割131 6.4.1区域生长131 6.4.2分裂合并134 6.5形态学的图像分割135 6.5.1形态学分析基础135 6.5.2水域分割140 习题145 第７章图像描述与分析146 7.1灰度描述146 7.1.1幅度特征146 7.1.2直方图特征146 ７.1.3变换系数特征148 ７.2边界描述148 ７.2.1链码描述149 ７.2.2傅里叶描述149 ７.3区域描述150 ７.3.1几何特征150 ７.3.2不变矩152 ７.4纹理描述154 ７.4.1矩分析法155 ７.4.2灰度差分统计法156 ７.4.3灰度共生矩阵法156 ７.4.4纹理的结构分析158 7.5图像特征提取与描述159 7.5.1角点特征提取方法159 7.5.2SIFT特征的提取及描述163 7.5.3基于深度学习的特征提取171 习题176 第8章数字图像的压缩编码177 8.1概述177 ８.１.１图像压缩编码的必要性177 8.1.2图像压缩编码的可能性177 8.1.3图像压缩编码的分类179 8.1.4压缩编码系统评价179 8.2预测编码181 8.2.1预测编码的基本原理181 8.2.2DPCM编码182 8.2.3ΔM编码186 8.3统计编码187 ８.３.１游程长度编码187 8.3.2霍夫曼编码188 8.3.3算术编码190 8.4变换编码191 8.4.1变换编码的基本原理191 8.4.2变换编码特性评价192 8.4.3变换编码中主要解决的问题192 8.4.4变换编码的特点及应用194 8.5位平面编码196 8.5.1位平面分解196 8.5.2位平面编码方法196 8.6静止图像压缩编码实例198 8.6.1JPEG基本系统198 8.６.2应用举例201 ８.６.３编码比特率的控制203 8.7图像压缩的国际标准简介203 8.7.1静止图像压缩标准204 8.7.2视频压缩编码标准205 习题212 第9章数字图像处理系统及应用 实例213 9.1数字图像处理系统213 9.1.1数字图像处理系统的分类213 9.1.2计算机图像处理系统的基本 构成213 9.1.3嵌入式图像处理系统的基本 构成216 9.2应用实例219 9.2.1生物医学图像的处理219 9.2.2基于统计特征的高分辨率遥感 图像道路提取221 9.2.3DSP组成的目标检测与识别 系统223 9.2.4立体视觉系统226 9.2.5影视制作领域的增强现实技术229 9.2.6行人再识别技术231 附录236 附录A数字图像处理实验236 实验一数字图像处理的基本操作236 实验二图像的傅里叶变换与逆变换237 实验三灰度变换与直方图均衡239 实验四图像增强240 实验五图像复原242 实验六图像的边缘检测与Hough 变换243 实验七图像的阈值分割244 实验八图像分析与特征提取245 附录B图像处理领域主要相关国际 刊物247 附录C图像处理领域主要相关国际 会议248 参考文献249